• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.4-5
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• 2019

본 논문은 DC마이크로그리드에서 저전압 배터리 에너지 저장 시스템과 DC 버스 연결을 위한 Dual Active Bridge(DAB) 컨버터의 제어 방법에 대한 연구이다. DC 마이크로그리드에서 전력을 효율적으로 사용하기 위해 양방향 전력전달이 쉬운 DAB 컨버터는 많이 사용되고 있다. 다만, 낮은 배터리 저장 시스템을 사용하는 경우 과도상태에서 DC 버스 측 커패시터를 충전하기 위해 높은 돌입전류가 발생하게 된다. 이러한, 높은 돌입전류는 시스템의 전력반도체 소자를 파손시키는 문제를 가져온다. 따라서, 초기 돌입전류를 저감시킬 수 있는 소프트 스타트 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 돌입전류 저감을 위한 소프트 스타트 알고리즘을 제안하고, 3kW급 DAB 컨버터의 실험 결과를 바탕으로 제안 된 알고리즘을 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권1호
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• pp.18-30
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• 2015

This paper focuses on a systematical and in-depth analysis of the reactive power and soft-switching regions of Dual Active Bridge (DAB) converters with dual-phase-shift (DPS) control to achieve high efficiency in a wide operating range. The key features of the DPS operating modes are characterized and verified by analytical calculation and experimental tests. The mathematical expressions of the reactive power are derived and the reductions of the reactive power are illustrated with respect to a wide range of output power and voltage conversion ratios. The ZVS soft-switching boundary of the DPS is presented and one more leg with ZVS capability is achieved compared with the CPS control. With the selection of the optimal operating mode, the optimal phase-shift pair is determined by performance indices, which include the minimum peak or rms inductor current. All of the theoretical analysis and optimizations are verified by experimental tests. The experimental results with the DPS demonstrate the efficiency improvement for different load conditions and voltage conversion ratios.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권5호
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• pp.1265-1273
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• 2016

• Journal of Power Electronics
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• 제17권6호
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• pp.1413-1421
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• 2017

In order to control the output voltage in a dual active bridge converter, this paper establishes a theoretical inductor current equation for a dual-pulse-width-modulation scheme that ensures low switching loss. It also proposes a modulation strategy that minimizes conduction loss. When compared to the conventional single-pulse-width-modulation strategy, the proposed approach can reduce the inductor current RMS and improve efficiency in the low power region, as verified through simulation and experimental results.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.727-735
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• 2016

철도차량용 구동 시스템의 주 변압기를 지능형 변압기로 대체하는 것은 철도차량의 효율을 높이기 위한 효과적인 방법이다. 지능형 변압기는 고전압 입력단을 저전압 직류단으로 변환하는 정류단 모듈과, 변환된 복수의 저전압 직류단 전압을 직/병렬로 연결하여 저전압 직류 출력 전압을 제어하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터 모듈로 구성된다. DAB 컨버터는 고주파 변압기를 사이에 두고 양 측 Full-Bridge 컨버터의 전압 합성 방법에 따라 전력이 양방향으로 전달될 수 있다. 이 때, 양 측 Full-Bridge 컨버터의 전압 합성 방법에 따라 고주파 변압기로 흐르는 전류의 형태가 달라지게 되며, 이는 효율에 직접적인 영향을 미치게 된다. 본 논문은 중/저 전력 조건에서 DAB 컨버터의 효율을 개선하기 위한 새로운 modulation 방법을 제안한다. 제안하는 modulation 방법은 DAB 컨버터 내에 발생할 수 있는 무효 전력을 0으로 제어하도록 하며, 출력단 컨버터를 다이오드 정류기와 유사한 동작을 하도록 함으로써, 스위칭 손실을 최소화하도록 하였다. 제안된 modulation 방법을 통한 손실 저감은 900Vdc의 직류단 전압을 갖는 DAB 컨버터에 대한 시뮬레이션 결과를 통해 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.245-246
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• 2016

본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 양방향 DC-DC Dual Active Brldge(DAB) 컨버터의 소신호 모델과 전달함수의 분석을 통해 컨버터의 안정도와 동작 특성을 파악하고, 이를 통해 동 특성 및 정상상태의 안정성을 향상시킬 수 있는 제어기 설계 방안을 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2002년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.480-484
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• 2002

A new active lossless snubber for half-bridge dual converter(that is called 'dual converter') is proposed in this paper. It features soft switching(ZVS) as well as turn-off snubbing in both main and auxiliary switches. As it uses parasitic components, such as leakage inductances and switch output capacitances etc, it helps the dual converter to operate at the higher frequency with a higher efficiency and smaller size reactive components. The operational principle, theoretical analysis, and design consideration are presented. To confirm the operation, features and validity of the proposed circuit, simulated results from an 1kW, 24V/DC-250V/DC are presented.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.366-372
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• 2018

Three-port dual-active bridge (DAB) converter in a DC microgrid was studied due to its high power density and cost-effectiveness. The other advantages of DAB include galvanic isolation and bidirectional power conversion capability using simple control modulation. The three-port DAB converter consists of a three winding transformer and three bridges. The transformer has three phases, which means that the ports are coupled. Thus, the three-port DAB converter causes unwanted power flows when the load connected to each port changes. The basic operational principles of the three-port DAB converter are presented in this study. The decoupling control strategy of the independent port power transfer is presented with a mathematical power model to overcome the unexpected power flow problem. The validity of the proposed analysis and control strategy is verified with PSIM simulation and experiments using a 1-kW prototype power converter.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.233-234
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• 2017

본 논문에서는 수학적 모델링과 성능 분석을 통해 LVDC 용 3상 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법에 대해서 제안하고자 한다. 3상 DAB 컨버터의 경우 양방향 전력 변환을 필요로 하는 고전력 응용에서 많이 사용되고 있다. 이는 3상 DAB 컨버터가 영전압 스위칭이 가능할 뿐만 아니라, 단상 DAB 컨버터 대비 낮은 도통 손실을 가질 수 있기 때문이다. 고전압/고전류 응용의 경우 대부분 능동 소자로 IGBT가 사용되는데, 따라서 대전력 응용에서 3상 DAB 컨버터의 영전압 스위칭이 가능한 장점을 퇴색시키고, 높은 스위칭 손실을 야기한다. 뿐만 아니라 3상 DAB 컨버터의 경우 고부하 상태에서 높은 순환 전류로 인해 도통 손실이 증가한다. 따라서 본 논문에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여 IGBT의 턴-오프 전류를 최소화 시키고, RMS 전류를 낮출 수 있는 설계 방법을 제안하고자 한다. 모의시험과 5 kW급 시작품을 이용한 실험결과를 통해 제안하고자 하는 설계 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권1호
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• pp.45-55
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• 2018

It is usually difficult for dual-active-bridge (DAB) dc-dc converters to operate efficiently at light loads. This paper presents an in-depth analysis of a DAB with triple-phase-shift (TPS) control under the light load condition to overcome this problem. A kind of operating mode which is suitable for light load operation is analyzed in this paper. First, an analysis of the zero-voltage-switching (ZVS) constraints for the DAB converter has been carried out and a reasonable dead-band setting method has been proposed. Secondly, the basic operating characteristics of the converter are analyzed. Third, under the condition of satisfying the ZVS constraints, both the reactive power and the root mean square (RMS) value of the current are simultaneously minimized and a particle swarm optimization (PSO) algorithm is employed to analyze and solve this optimization problem. Lastly, both simulations and experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed method. The experimental results show that the converter can effectively achieve ZVS and improved efficiency.